DE10355748A1

DE10355748A1 - Planetwalzenextruder

Info

Publication number: DE10355748A1
Application number: DE10355748A
Authority: DE
Inventors: Michael Roth; Rolf Brandt
Original assignee: Battenfeld Extrusionstechnik GmbH
Current assignee: Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-11-29
Also published as: DE10355748B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbindungsring eines Planetwalzenextruders zum Homogenisieren von Kunststoffschmelze mit mindestens zwei Walzenteilen, wobei das Walzenteil aus einem Außensegment, einem innenverzahnten Walzenzylinder, einer angetriebenen Hauptspindel sowie mehreren um die Hauptspindel angeordneten Planetspindeln gebildet wird, wobei die Walzenteile über einen Verbindungsring (1) zueinander angeordnet sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Verbindungsring (1) als Multifunktionsring ausgelegt ist, über den die Walzenteile zueinander zentrierbar sind, wobei im Verbindungsring (1) angeordnete Bohrungen (2) zur Aufnahme von Mitteln (3) zum Beeinflussen oder Verändern der Kunststoffschmelze angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbindungsring eines Planetwalzenextruders zum Homogenisieren von Kunststoffschmelze mit mindestens zwei Walzenteilen, wobei das Walzenteil aus einem Außensegment, einem innenverzahnten Walzenzylinder, einer angetriebenen Hauptspindel sowie mehreren um die Hauptspindel angeordneten Planetspindeln gebildet wird, wobei die Walzenteile über einen Verbindungsring zueinander angeordnet sind.

Bekannt sind für das System Planetwalzenextruder (PWE) unter anderem folgende Elemente:

– Stauring,
– Entgasungsvorrichtung zwischen Walzenteilen oder Walzenteilabschnitten,
– Einspritzvorrichtungen vor oder zwischen Walzenteilen oder Walzenteilabschnitten,
– Zentrierring vor oder zwischen Walzenteilen oder Walzenteilabschnitten.

Diese Elemente sind im Bedarfsfall an verschiedenen Stellen im Walzenteilbereich angeordnet, wobei ein wesentliches Merkmal darin besteht, dass bei der Maschinenauslegung bzw. Konstruktion die entsprechenden Elemente an den entsprechenden Stellen vorzusehen sind.

Stauringe, mitunter auch Anlaufringe genannt, weisen in der Regel verschiedene Innendurchmesser auf und bilden somit eine für zum Beispiel Kunststoffschmelzen zu überwindende Barriere. Diese Ringe sind vor Inbetriebnahme der Maschine zu wählen und ohne einen Maschinenstopp und Demontage nicht wechselbar.

Die DE 40 17 558 A1 beschreibt darüber hinaus einen Stauring mit als Schwertern ausgebildeten Stiften, die mit ihrer schmalen oder breiten Seite zur Schmelze hin ausgerichtet werden, dabei bilden diese unterschiedliche Strömungswiderstände und somit einen im Prozeß einstellbaren Staueffekt.

Die bekannten Systeme haben sich alle im wesentlichen dadurch ausgezeichnet, dass die Funktionen (Stauen, Entgasen, Einspritzen, Zentrieren) jeweils maximal in Kombination von 2 Funktionen ausgebildet wurden. Außerdem ist durch die unterschiedliche Walzenteil-Einlauf- und Auslaufsituation (geometrische Unterschiede) der freie Tausch von Funktionen nicht oder nur eingeschränkt möglich.

DE 298 18 525 zeigt zum Beispiel die Kombination aus den Funktionen Einspritzen und Zentrieren.

Nachteilig bei dem bekannten Stand der Technik ist beispielsweise, dass der in der DE 401 75 58 beschriebene Stauring bereits in der Nullstellung, d.h. minimale beabsichtigte Stauwirkung allein durch das Vorhandensein der Stifte, in der Realität eine relativ hohe Stauwirkung aufweist, so dass der großflächige Einsatz ausblieb.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Verbindungsring dahingehend weiterzuentwickeln, dass mindestens die Funktionen Zentrieren, Stauen, Entgasen und Einspritzen mit einem Ring erfüllt werden.

Die Lösung der Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsring als Multifunktionsring ausgelegt ist, über den die Walzenteile zueinander zentrierbar sind, wobei im Verbindungsring angeordnete Bohrungen zur Aufnahme von Mitteln zum Beeinflussen oder Verändern der Kunststoffschmelze vorgesehen sind.

Der Verbindungsring ist also dermaßen aus gestaltet, daß er mindestens die Funktion Zentrieren erfüllt. Hierzu wird der Ring in der Alpha-Version ausgeführt, oder es werden sogenannte Nullbolzen, sprich Blindstopfen in die Bohrungen des Kombinations- bzw. Verbindungsringes eingesetzt.

Durch die Variation des Innendurchmessers oder durch das Einbringen von Schraubbolzen kann die Funktion Stauen stufenlos einstellbar alleinig oder zusätzlich eingebracht werden. Hierbei ist besonders hervorzuheben, daß die Schraubbolzen auch in eine Minimalstellung gebracht werden können, so daß die Stauwirkung quasi Null ist.

Durch die Entnahme eines oder mehrerer Bolzen und das Anschließen der sich damit zum Walzenteilinnenraum ergebenden Verbindung an eine ausreichende Vakuumversorgung kann der Innenraum des Walzenteils unter Vakuum gesetzt werden. Abhängig von der Entgasungsaufgabe kann es dabei sinnvoll sein, die Bohrungen symmetrisch oder nur im oberen Bereich zu wählen. Außerdem können Bohrungen von mehreren hintereinander angeordneten Ringen in Reihe oder parallel miteinander verbunden werden und somit die Entgasungswirkung deutlich erhöht werden.

Zusätzlich kann durch die Entnahme eines oder mehrerer Bolzen und das Anschließen der sich damit zum Walzenteilinnenraum ergebenden Verbindung an eine ausreichende Versorgung eine Flüssigkeit, Schmelze oder ähnliches in das Walzenteil eingeführt werden. Vorteilhaft ist dabei, wenn ein sinnvoll gestalteter Einsatz in die Bohrung gesetzt wird, der einen Eindüsungseffekt bewirkt und somit dazu beiträgt, die zuzugebende Substanz bereits am Aufgabepunkt möglichst gleichmäßig zuzugeben. Abhängig von der Aufgabe kann es dabei sinnvoll sein, die Bohrungen symmetrisch oder nur im oberen Bereich zu wählen. Außerdem können Bohrungen von mehreren hintereinander angeordneten Ringen in Reihe oder parallel miteinander verbunden werden und somit die Wirkung deutlich erhöht werden.

Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, daß der Verbindungsring eine Innenverzahnung aufweist, wodurch es ermöglicht wird, daß eingesetzte Planetspindeln sich über zwei Walzenteile erstrecken können.

Der Verbindungsring kann auch als Anlaufring eingesetzt werden. Hierbei werden lange Schraubenbolzen in alle Bohrungen eingebracht, so daß Stifte in den Walzeninnenraum hineinragen. An diesen Walzeninnenraum kann sich eine Anlaufscheibe abstützen, die wiederum als Anlauf für die Spindeln dient.

Der Verbindungsring zeichnet sich dadurch aus das er geometrisch der angepaßten Situation eines Planetwalzenteils oder Abschnitts ausgeführt ist, so dass die Einbaulage in Extrusionsrichtung frei wählbar ist. Das Element kann vor, innerhalb oder am Ende des Walzenteils angeordnet sein. Durch die sinnvolle Gestaltung von Ein- und Auslauf ist außerdem der Austausch von Walzenteilen untereinander möglich, so dass ein nach einer Produktionzeit x leicht verschlissenes Walzenteil innerhalb des Prozesses verlagert oder durch ein weniger verschlissenes Teil mit der gleichen Laufzeit ausgetauscht werden kann.

Die Breite der Ringe ist vorzugsweise über die gesamte Palette der Extruderbaugröße gleich zu halten, vorzugsweise 25 mm. Dies vermindert die Anzahl an Varianten an Planetspindellängen von einer Extruderbaugröße zur nächsten.

Der Verbindungsring ist mit mindestens 1, vorteilhafterweise 2 oder 4, oder ein vielfaches davon, radialen Bohrungen versehen. Die Anzahl der Bohrungen ist nicht zuletzt auch von der Extruderbaugröße abhängig, sondern ist sinnvoll anzupassen. Der Ring selbst ist von außen frei erreichbar, so dass jederzeit mit minimalem Aufwand die einzelnen Funktionen eingestellt werden können.

Der Verbindungsring entfaltet seine größte Wirkung, wenn er bereits bei Auslieferung mit möglichst vielen Bohrungen versehen wird. Die Alpha-Ausführung ist im Gegenzug durch die geeignete Konstruktion und Werkstoffauswahl für die Einbringung von Löchern lediglich vorbereitet. Für die Funktion Stauen über Schraubbolzen ist das System vorzugsweise mit mindestens 8, 12, 16 etc. Bolzen ausgestattet.

In der Zeichnung ist schematisch ein Verbindungsring dargestellt. Es zeigt:
1 den Verbindungsring und
2 einen Schnitt durch diesen.
Der in 1 dargestellte Verbindungsring 1 weist eine Vielzahl von radialen Bohrungen auf, die eine fluidische Verbindung von außen nach innen verschafft. In dieser Grundausführung kann der Ring mit seinen Bohrungen zum Einspeisen (z.B. Einspritzen) oder Entnehmen (z.B. Entgasen) genutzt werden. In diese Bohrungen 2 können Stifte eingebracht werden, die die fluidische Verbindung wieder unterbrechen und somit die gezielte Beeinflussung der durch das Innere fließenden Schmelze ermöglicht. So ist beispielsweise der Stopfen als Staustift 3 eingesetzt, der die Kunststoffschmelze in ihrem Fluß behindert, da die Spitze des Stiftes in das Innere hineinragt. Der Stift wiederum kann mit einer Bohrung versehen sein. Über diese Bohrung ist die fluidische Verbindung mit dem Walzenteilinnenraum hergestellt. Der Stift kann als Entgasungsstift vorgesehen werden und bildet somit eine Entgasungsöffnung 4, an die auch ein Vakuum anlegbar ist. Über den Stift 5 ist das Einspritzen von beispielsweise Farbpigmenten möglich. Er fungiert somit als Einspritzdüse 5. Selbstverständlich kann jeder der Stifte an beliebiger Stelle eingebracht werden. Das Einspeisen (hier beispielsweise als Einspritzen) oder das Entnehmen (hier beispielsweise als Entgasen) kann an jeder Stelle oder an mehreren Stellen des Rings erfolgen. Die Stifte können darüber radial verstellt werden, so daß die Eindringtiefe in das Walzenteil eingestellt werden kann.
Die Bohrungen in den Stiften können mit Verschlussnadeln ausgestattet werden. Damit wird das Eintreten von Material aus dem Walzenteilraum in die Stifte verhindert.
2 zeigt den Verbindungsring 1 in einer Schnittdarstellung. Hierbei wird deutlich, daß der Verbindungsring 1 am Außenumfang einen Absatz aufweist, der die Zentrierfunktion der benachbarten Walzenteile übernimmt. Der im oberen Teil dargestellte Stift fungiert als Entgasungsdüse 5 und ist so eingebracht, daß der untere Teil des Stiftes nicht in den Innenraum des Verbindungsringes 1 hineinragt. Im unteren Teil der 2 ist der Stift so weit hineingeschraubt, daß er mit seiner Spitze in den Innenraum hineinragt. Werden mehrere Stifte in diese Position gebracht, erfüllen diese eine Festhalte- und Anschlagfunktion für eine Anschlagschreibe 6. An dieser Anschlagscheibe 6, die den kompletten Innenraum verkleinert, können die Planetspindeln zur Anlage gebracht werden. In dieser Ausgestaltung erfüllt der Verbindungsring 1 die Funktion eines Anschlagringes.
Ein Planetwalzenextruder mit durchgehenden Planetspindeln kann auch realisiert werden, indem der Verbindungsring 1 im Innendurchmesser die für die Planetwalzenextruder typische schräg verzahnte Innenverzahnung 7 aufweist.
Ein derart ausgestalteter Verbindungsring 1 kann an jeder beliebigen Stelle zwischen zwei Planetwalzenteilen angeordnet werden und ermöglicht es somit dem Anwender, auch nach der Endmontage die verschiedenen Funktionen an unterschiedlichen Stellen im gesamten Planetwalzenextruder einzusetzen. Selbst während des Betriebes ist eine Veränderung möglich.

1: Verbindungsring
2: Bohrung in 1
3: Staustift
4: Entgasungsöffnung
5: Einspritzdüse
6: Anschlagscheibe
7: Innenverzahnung

Claims

Verbindungsring eines Planetwalzenextruders zum Homogenisieren von Kunststoffschmelze mit mindestens zwei Walzenteilen, wobei das Walzenteil aus einem Außensegment, einem innenverzahnten Walzenzylinder, einer angetriebenen Hauptspindel sowie mehreren um die Hauptspindel angeordneten Planetspindeln gebildet wird, wobei die Walzenteile über einen Verbindungsring (1) zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsring (1) als Multifunktionsring ausgelegt ist, über den die Walzenteile zueinander zentrierbar sind, wobei im Verbindungsring (1) angeordnete Bohrungen (2) zur Aufnahme von Mitteln (3, 4, 5) zum Beeinflussen oder Verändern der Kunststoffschmelze vorgesehen sind.
Verbindungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3, 4, 5) zum Beeinflussen oder Verändern der Kunststoffschmelze Staustifte (3) sind.
Verbindungsring nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3, 4, 5) zum Beeinflussen oder Verändern der Kunststoffschmelze Entgasungsstifte (4) sind.
Verbindungsring nach Anspruch 1, 2, und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3, 4, 5) zum Beeinflussen oder Verändern der Kunststoffschmelze Einspritzdüsen (5) sind, um in die Schmelzen Medien einzubringen.
Verbindungsring nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsring eine Innenverzahnung aufweist.
Verbindungsring nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsring als Anlaufring für die Planetspindeln geeignet ist.